APPLICAZIONE DELLA TERP PER LA DIAGNOSI DI STRATI IMPERMEABILIZZANTI 1.INTRODUZIONE La parola T.E.R.P. è l acronimo della definizione di Tomografia Elettrica Ridondante a Puntali. Il termine è stato scelto perché risulta essere identico al nome usato dagli archeologi per indicare cumuli di terreno artificiali sui quali poggiavano alcuni piccoli villaggi fortificati; cumuli che negli anni hanno resistito all azione degli agenti atmosferici portando fino ai giorni attuali informazioni su un passato ancora poco noto. 2.SCOPI La principale applicazione della T.E.R.P. consiste nell individuazione dei punti di cedimento di qualsiasi componente edilizio adibito a strato di tenuta all acqua, sia essa di tipo meteorico, superficiale o sotterraneo. La metodologia si applica a qualunque tipo di manto [sintetici, bituminosi, bentonitici ] con eccezione di quelli a struttura o matrice metallica o comunque buoni conduttori di corrente elettrica. L utilizzo della T.E.R.P. è tanto più indispensabile quanto più sono inaccessibili o di difficile individuazione i punti o le zone esatte del cedimento dell impermeabilizzazione. 3. DEGRADO DEI MANTI IMPERMEABILI A partire dal 1999, il dipartimento BEST 1 del Politecnico di Milano ha fornito supporto tecnico e scientifico alla Regione Lombardia per mettere a punto e diffondere un metodo innovativo per la conservazione programmata del patrimonio edilizio. In questo ambito, e in quello dello sviluppo del software SIRCoP 2, sono state elaborate numerose schede che costituiscono una esauriente raccolta organizzata delle best-practices e dell esperienza dagli errori commessi nel processo edilizio, in particolare quelli che si esprimono in patologie e degradi 3. Il lavoro svolto è encomiabile e le schede consultabili su internet forniscono informazioni preziosissime atte a prevenire e/o curare le patologie dei componenti edilizi 4. In particolare, lo studio, basato sulla conoscenza ed esperienza degli autori e dei ricercatori nonché sui rilievi condotti in numerosi cantieri hanno individuato ben 22 modalità di lesione delle impermeabilizzazioni o degli strati alla tenuta dell acqua [classificate come MdG=Modi di Guasto del gruppo 1]: 1) Lesione della membrana per infragilità da invecchiamento 2) Alterazione della membrana per agenti chimici 3) Lesione da ritiro 4) Lesione da corrugamento 5) Distacco del risvolto 6) Distacco per difetti di saldatura 7) Foratura e lesione della membrana per punzonamento da calpestio 8) Lesione della membrana per sovraccarichi, urti o altri eventi di cantiere 9) Lesione della membrana per grandine 10) Lesione della membrana per azione delle radici 1 Building Environment Science Technology=Scienza e Tecnologia dell Ambiente Costruito.. 2 SIRCoP=Sistema Informativo Regionale per la Conservazione Programmata 3 Le schede sono consultabili all indirizzo: http://www.sircop.it/ide/start_modi.htm. Il copyright è della Regione Lombardia e del Politecnico di Milano. 4 I titolari di 2M Controlli e i loro collaboratori non hanno partecipato al progetto della Regione Lombardia e del Politecnico di Milano.
11) Lesione della membrana per azione del vento 12) Lesione della membrana per ritiro o fessurazione del supporto 13) Lesione della membrana per cedimenti o mobilità del supporto 14) Lesione della membrana per azione delle pavimentazioni sui risvolti 15) Lesione della membrana per azione dei sovraccarichi di macchinari 16) Lesione della membrana per azione carichi ciclici [fatica] 17) Distacco di scossalina per ritiro della membrana 18) Distacco di scossalina per azioni meccaniche <non applicabile> 19) Risalto insufficiente 20) Macchie d acqua nel supporto <non applicabile> 21) Lesioni della membrana per attraversamenti o forometrie 22) Sfilaggio del bocchettone <non applicabile> La raccolta comprende anche altre 7 schede di Modi di Guasto [gruppo 4] per le infiltrazioni sulle pareti contro terra: 1) Macchie su pareti non impermeabilizzate 2) Infiltrazioni per sacche d acqua piovana o di drenaggio in pressione 3) Infiltrazioni per difetti della membrana 4) Infiltrazioni per danneggiamenti della membrana 5) Infiltrazioni per insufficienza di idratazione della bentonite 6) Infiltrazioni per dilavamento della bentonite 7) Infiltrazioni per forometrie L esperienza maturata in questi ultimi 10 anni e la collaborazione con i consulenti tecnici d ufficio [e di parte] in numerosissimi ambiti di contenzioso giudiziario presso i Tribunali di Torino e Milano hanno evidenziato che, purtroppo, molte di queste anomalie e inconvenienti si manifestano anche su edifici e manufatti di recente o recentissima costruzione. Quindi spesso il problema non è da collegarsi solo all aspetto manutentivo bensì a quello squisitamente progettuale o esecutivo. L elencazione della casistica proposta dal Politecnico di Milano permette subito di stabilire che i fenomeni correlati a cedimenti dello strato di tenuta che possono essere facilmente ed immediatamente individuati de visu o con indagini poco invasive, nei casi in cui la membrana risulti essere a vista, sono i seguenti: 2) Alterazione della membrana per agenti chimici 3) Lesione da ritiro 5) Distacco per difetti di saldatura 7) Foratura e lesione della membrana per punzonamento da calpestio 9) Lesione della membrana per grandine 11) Lesione della membrana per azione del vento 12) Lesione della membrana per ritiro o fessurazione del supporto 13) Lesione della membrana per cedimenti o mobilità del supporto 14) Lesione della membrana per azione delle pavimentazioni sui risvolti 15) Lesione della membrana per azione dei sovraccarichi di macchinari 17) Distacco di scossalina per ritiro della membrana ma ben poco si può fare con indagini visive sui restanti casi, compresi quelli del gruppo 4 che, per loro natura, hanno origine in posizioni o ambiti non più accessibili. Occorre pertanto procedere con azioni invasive e/o di rimozione e scavo con le conseguenze e i costi facilmente immaginabili. Questi sono i tipici casi in cui un indagine condotta con i metodi e le tecniche delle prove non distruttive dànno i loro frutti e benefici
immediatamente tangibili. Una prima azione da intraprendere è comunque quella di raccogliere tutte le informazioni possibili sulla storia della copertura o del muro oggetto di indagine. In particolare, sarebbe opportuno disporre di: a) Disegni progettuali architettonici dei pacchetti di tenuta e copertura b) Disegni o schemi dei pacchetti di tenuta e copertura collegati alla relazione ex legge 10/1991 o DLgs 311/2006 e successive modifiche c) Appunti del direttore dei lavori, giornale dei lavori, fotografie del cantiere d) Disegni as built architettonici e impiantistici e) Relazioni dei collaudi statici e impiantistici f) Rilievi e fotografie dei primi fenomeni infiltrativi g) Descrizione di precedenti lavori di ripristino [se svolti] I primi quattro punti sono importantissimi perché hanno lo scopo di stabilire in prima battuta cosa era previsto e cosa è stato eseguito. Circostanza abbastanza frequente è quella in cui il progetto architettonico prevede un determinato pacchetto di copertura mentre il tecnico che si occupa del risparmio energetico spesso diverso dal primo- opta per una soluzione diversa. La situazione peggiora con l intervento dei progettisti degli impianti elettrici e meccanici e della prevenzione incendi. Il risultato è copertura, un muro perimetrale o una intercapedine contro terra che assume un aspetto finale molto diverso da quello inizialmente concepito a seguito di modifiche, aggiustamenti e vere e proprie aggressioni impiantistiche causate da macchinari, cavedi, evacuatori di fumo, forometrie e quant altro si può osservare sui tetti di edifici per uffici, centri commerciali, centri di ricerca e ospedali. Il punto e) è spesso trascurato ma molto importante. Capita che per l esecuzione di collaudi statici o prove sui macchinari e apparecchiature del condizionamento [oramai collocate sempre più spesso sulle coperture] si vadano a caricare in modo inadeguato e particolarmente aggressivo direttamente o indirettamente- gli strati di tenuta all acqua. Il punti f) e g) servono per ricostruire il fenomeno infiltrativo e verificare se gli interventi eseguiti in precedenza abbiano potuto modificare [spesso anche in peggio ] la situazione pre-esistente desumibile dai punti a) d). Infine, last but not least, prima di intraprendere una campagna di rilievi con la tecnica T.E.R.P., è utilissima una indagine termografica sulle superfici dei componenti edilizi oggetto di infiltrazione e sulle aree confinanti. Con questa misura si può infatti individuare immediatamente l origine del danno attribuendolo a cause estranee all impermeabilizzazione oppure si può restringere il campo di indagine T.E.R.P. su una area più piccola con risparmio di tempo e denaro per il committente. L utilizzo delle tecnologie di tomografia elettrica TERP e termografia permette inoltre di incrementare le casistiche di difettologia identificabile. I due metodi risultano essere tra loro complementari perché permetto di identificare anomalie con caratteristiche differenti. La termografia permette di localizzare zone caratterizzate da fenomeni infiltrativi, la tomografia identifica la zona di cedimento dello strato impermeabilizzante. 4. DESCRIZIONE DEL SISTEMA DI INDAGINE La TERP è una evoluzione della Tomografia Elettrica. Il sistema è composto da un computer acquisitore ed analizzatore, un sistema di acquisizioni dati, un gruppo di sonde LCR ed un generatore di segnali integrati in un acquisitore, una serie di cavi di collegamento e relativi terminali o puntali: FIG. 1: SCHEMA SEMPLIFICATO DEL SISTEMA TERP
L utilizzo pratico del sistema consiste nel collegare un terminale -o puntale- emittente nel punto dove l infiltrazione si palesa. Il terminale si posiziona per semplice pressione o appoggio e non necessita di buchi o altre opere distruttive. Una serie di puntali o terminali vengono quindi posti sulla superficie da analizzare. La scelta della tipologia di terminale dipende dal tipo di finitura superficiale. Ad esempio, per superfici piastrellate si utilizzano terminali che vengono poggiati a terra, per i giardini pensili di buona profondità di solito si preferiscono dei puntali che vengono ancorati al suolo (lontani dalla guaina ed applicati con la necessaria cautela). Il generatore di segnali invia al sistema onde quadre a bassa frequenza di conseguenza acquisiti i dati di impedenza cioè resistenza e capacità. L acquisizione di entrambe i parametri permette di evitare possibili errori di diagnosi. 5.PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO La T.E.R.P. si basa su un principio fisico semplice ed assiomatico, in corrente continua gli elettroni tendono a scegliere la via a minor resistenza; in corrente alternata (RF) le strutture elettricamente isolanti tendono a caricarsi elettricamente (effetto condensatore). L acquisizione dei dati di conducibilità della struttura permette al software dello strumento di estrapolare la posizione di eventuali rotture del manto impermeabilizzante là dove la presenza di acqua e/o della soluzione salina di dilavamento ne modificano sensibilmente il comportamento. La geometria e la tipologia costruttiva di parecchi componenti o strutture edili non permette una misurazione diretta, di conseguenza è necessario risalire alla reale posizione della anomalia con metodo indiretto mediante calcoli di coerenza. L estrapolazione dei dati risulterà con un grado di confidenza proporzionale al grado di isotropicità della struttura. Proprio grazie alle considerazioni precedenti è consigliabile effettuare le prove in condizioni ambientali naturali o artificialmente alterate in modo da ricreare una situazione favorevole allo svolgimento delle analisi. Tra le condizioni necessarie per ottenere risultati attendibili, fondamentale è la presenza dell attività dell infiltrazione. Ispezionare una superficie in assenza dell infiltrazione potrebbe risultare fuorviante a causa dell inserimento di nuove variabili da inserire nel modello matematico di distribuzione la cui ricerca e valutazione sono spesso di difficile individuazione. La T.E.R.P. può essere utilizzata in modi differenti in funzione della tipologia di inconveniente ed in funzione della tipologia costruttiva. Tipicamente vengono individuati due sistemi di acquisizione 1) Il piano del terreno è parallelo al piano dell impermeabilizzazione, ad esempio giardini sospesi o lastricati solari;
2) Il piano del terreno è ortogonale al piano di posa della impermeabilizzazione, per esempio pareti verticali di strutture interrate e intercapedini; 6.OUPUT DEI RILIEVI Le acquisizioni dei dati vengono gestite da un sistema di analisi in grado di creare una mappa bidimensionale della superficie posta sotto analisi. L analisi non si limita alla semplice presentazione dell impedenza sul piano ma viene valutato il grado di coerenza per ogni punto. Il grado di coerenza è la verifica del comportamento dell impedenza in funzione della valutazione dei valori ottenuti in corrispondenza di una anomalia di impedenza. I formati di output del SW sono delle immagini corrispondenti ad i valori di resistenza, capacità e coerenza. L immagine seguente è relativa ad una schermata tipica del sistema di diagnostica: FIG. 2: ESEMPIO OUTPUT GRAFICO TERP Ovviamente l output raffigurato -con falsi colori- altro non è che la rappresentazione grafica della serie di dati di acquisizione [resistenza, capacità e coerenza] raccolti in file di formato proprietario bitmap. 8. UN CASO REALE In uno stabile costruito su terreno alluvionale e livello di falda prossimo alla superficie, un piano interrato è stato ricavato proteggendo la struttura esterna dell intercapedine dalle infiltrazioni con pannelli bentonitici. Si è intrapresa una indagine di c.t.u. su questa intercapedine di 515 metri a causa di numerosi punti di cedimento del pannello bentonitico compreso tra il muro portante in cemento armato esterno, da 30 cm- e quello di controspinta interno da 20 cm [debolmente armato]. I numerosi tentativi dell impresa di rattoppare il muro esterno sono falliti. Il costo preventivato per intervenire da tergo con scavi e demolizioni [l intercapedine è profonda solo 3 metri] fu di circa 200.000. Mediante indagine IR e successiva T.E.R.P. si sono individuati 20 punti di cedimento con approssimazioni di 30 40 cm che permetteranno di intervenire con fori da 50 mm e
iniezioni di mastice bentonitico fluido con un costo preventivato di circa 25.000. In ragione dell approssimazione della T.E.R.P., dovuta alla presenza dell intercapedine e della distanza dei punti di acquisizione, per ogni punto di cedimento individuato si è deciso di intervenire con 4 5 fori al fine di coprire tutta l area di incertezza del cedimento.